不同热解温度下杨树各组分生物质炭的理化特性分析与评价

【目的】通过对不同热解温度下杨树树叶、树枝、树皮生物质炭和秸秆生物质炭的理化特性及结构进行分析,筛选出更适用于林地土壤改良的农林废弃物种类和热解温度。【方法】以杨树不同组分树叶、树枝、树皮和秸秆等4种农林废弃物为原料,分别在300、500和700 ℃温度下制备生物质炭,测定其产率、pH、全碳、全氮含量、阳离子交换量(CEC)、比表面积和表面官能团等指标。【结果】随着热解温度的升高,4种原料生物质炭的产率逐渐降低,灰分含量和pH升高。同一热解温度下,树枝和树皮生物质炭的全碳含量高于树叶和秸秆生物质炭的,而全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量均低于树叶和秸秆生物质炭的。4种生物质炭水溶性盐基离子含量和交换性盐基离子含量均随着热解温度的升高而增加,树叶生物质炭的阳离子交换量总体高于其他3种原料的生物炭。树叶和树皮生物质炭的比表面积和总孔容积总体大于树枝和秸秆生物质炭,树皮和树叶生物质炭在700 ℃时比表面积分别高达597.02和121.01 m²/g。4种原料生物质炭的表面官能团种类基本相同,以芳香骨架为主,表面官能团数量均随着热解温度的升高而减少,芳香化程度增强。【结论】在不同热解温度和原料制备的生物质炭中,树叶和秸秆生物质炭的灰分、pH、N、K和盐基离子含量较高,比较适用于改良酸性土壤,增加土壤养分;而杨树树枝和树皮生物质炭含碳量较高,则适用于土壤固碳,提高土壤有机质含量。其中,500 ℃热解的杨树树叶生物质炭综合性能最好,氮、磷、钾养分耗失最少,阳离子交换能力较强,比表面积大,更适用于土壤改良。     

杨晓智 郭建华* 于凯川 王树谦

为了探究重金属胁迫下生物炭对玉米幼苗生长的影响,采用盆栽水培玉米幼苗,在无Pb2+和含Pb2+对照下观察不同裂解温度制备的生物炭对玉米幼苗生长的影响。研究结果表明：生物炭滤出液对玉米种子的萌发影响不显著, WS300(300℃生物炭)促进玉米幼苗的干物质量增加了27%, WS500(500℃生物炭)促进玉米幼苗的干物质量增加了35%。在Pb2+胁迫下,不同裂解温度生物炭对培养液中的Pb2+去除率达到了25%-30%,其中PWS300(含Pb2+的300℃生物炭)促进玉米幼苗茎长增加了25%、干物质量增加了30%。由此可见,生物炭在Pb2+胁迫下对玉米幼苗生长的促进作用有虽所减弱,但依然能明显促进玉米幼苗的早期生长。     

生物质炭对蚯蚓抗氧化防御系统的影响

以赤子爱胜蚓为研究对象,采用土壤-生物质炭培养体系,研究了不同裂解温度下(350℃、550℃和750℃)获得的生物质炭对蚯蚓SOD、CAT、POD等抗氧化系统酶的活性和脂质过氧化产物MDA摩尔浓度的影响。通过比较土壤培养体系和土壤-生物质炭培养体系中蚯蚓抗氧化系统酶活性的差别,本实验有针对性地对生物质炭施用量进行了调节、修饰或去除,阐明了生物质炭对蚯蚓生理水平(抗氧化防御能力)的效应,深化了人们对生物质炭施用环境安全的认识。     

广西旱地耕作体系缓释氮肥效应试验研究

1998－2000年分别在广西的崇左县、南宁市郊区、来宾县等地进行甘蔗、龙眼、玉米施用不同缓释（或长效）氮肥的田间试验研究。试验采用常规肥料试验方法，甘蔗、玉米均设5个处理：对照（不施氮肥）、普通尿素、涂层尿素、长效碳铵、缓释尿素；龙眼除不设不施氮肥处理外，其余处理与甘蔗、玉米相同；各试验均设4次重复。结果表明，涂层尿素、缓释尿素分别比普通尿素增加原料蔗11．7％和5．3％，每公顷增糖1262kg和497kg，增糖率13．6％和5．3％；甘蔗当季对涂层尿素与缓释尿素中氮素的利用率分别此普通尿素高7．50％和2．85％（绝对值）。施用涂层尿素、缓释尿素和缓释碳铵的龙眼幼年树生长量与普通尿素处理无显著差异（F＞0．01）；施用涂层尿素的龙眼果实产量比普通尿素增产2．5％－13．6％。玉米施用缓释氮肥比施用普通尿素增产337．5－525．0kg/hm^2，增产率5．36％－7．74％；玉米施用缓释尿素、涂层尿素的氮素利用率比普通尿素分别提高5．14％、4．39％（绝对值）。缓释氮肥对甘蔗、龙眼、玉米有良好的供肥性，适用于氮素淋溶强烈的广西土壤。     

不同热解温度对生物质炭8种元素含量的影响

以水稻秸秆为原材料,研究不同热解温度(350,450,550,650,750℃)对生物质炭的产率、pH值和8种元素含量以及挥发特性的影响.结果表明:当热解温度由350℃上升至750℃时,生物质炭pH值介于9. 54～10. 90之间,并呈现先升高再下降的趋势;产率由43. 7%下降至31. 2%;全碳(TC)和全氮(TN)的含量分别从433. 72 g·kg-1和12. 53 g·kg-1下降至355. 37 g·kg-1和4. 34 g·kg-1,而全磷(TP)、全钾(TK)、铜(Cu2+)和钼(Mo2+)的含量则表现为升高,锌(Zn2+)和锰(Mn2+)含量与pH值变化趋势相近.在热解过程中TC和TN挥发最多,而TK和Cu2+则表现为富集.回归分析发现,热解温度与生物质炭pH、产率和元素含量(Zn2+除外)均呈极显著线性关系(P 0. 01).     

几种果壳类生物质炭的制备和性能

生物质炭作为一种多功能吸附材料正逐步受到人们的广泛关注.本文以花生壳、核桃壳、栗子壳等废弃生物质为原料制备生物质炭,研究了制备生物质炭的主要工艺,进一步对原材料的组成成分,制备的生物质炭的得率、元素分析、微观结构、碘吸附值等性质进行测定.结果表明,三种原材料中固定炭的含量趋势为花生壳〉栗子壳〉核桃壳.挥发分的含量为核桃壳〉花生壳〉栗子壳.比较了300℃、500℃、650℃三种温度下制备的生物质炭的性质,结果显示,随着温度的增加,生物质炭的得率逐渐减少,炭含量逐渐增加,并且炭表面的孔隙越丰富,褶皱越明显.在此基础上比较了炭材料的碘吸附能力,结果表明,碘吸附能力最高的是花生壳,其次是核桃壳、栗子壳.其中花生壳在650℃制备的生物质炭碘吸附值能达到685 mg/g.     

不同热解终温和保留时间下污泥生物质炭 孔隙结构特征

通过低温(77 K)氮气吸附/脱附等温实验,结合分形维数的概念,分析生活污水污泥在不同热解终温和保留时间下经热解获得的生物质炭孔隙结构变化特征。实验结果表明,随着热解终温的提高,污泥生物质炭BET的比表面积呈先升高后降低的趋势,在600oC时达到最大,为92.3 m~2/g。在低温(不超过500oC)下,污泥生物质炭中的孔以介孔为主,无微孔出现;在高温(超过500oC)下,则以微孔和介孔为主。随热解终温的升高,孔的形状由狭缝型向开放性和平行板式转变,保留时间的延长不改变孔的形状,但改变孔的容积。污泥生物质炭表面分形维数随热解终温升高呈增大趋势;而保留时间的延长,在中高温(600~700oC)下使污泥生物质炭表面分形维数降低,高温(超过700oC)下又使其提高。     

旱地玉米节肥技术试验报告

对旱地玉米进行氮肥不同施肥量试验，根据土测值及目标产量，确定亩施肥量，以亩施农家肥1500kg，磷酸二铵6kg、硫酸钾4kg为等量标准．亩施尿素5kg、10kg、15kg为变量标准，亩施尿素12kg为习惯施肥。试验结果表明：旱地玉米亩施优质有机肥1500kg、磷酸二铵6kg、硫酸钾4kg的条件下，亩施尿素15kg产量最高．增产效果明显，可作为节肥推荐施肥量。     

四种原料热解产生的生物炭对Pb2+和Cd2+的吸附特性研究

以木屑、米糠、稻杆、玉米秸杆为原料, 在300, 400, 500, 600和700℃下, 氮气保护的无氧气氛中热解制成生物炭, 探讨不同类型生物炭对水溶液中重金属Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果。研究发现, 对于4种生物质原料而言, 在700℃下制备的生物炭对水溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果均优于其他制备温度下获得的生物炭, 其中稻杆生物炭(700℃)吸附容量最高, 对Pb²⁺和Cd²⁺分别为126.58和60.61 mg/g。利用X射线荧光光谱、环境扫描电子显微镜、气体吸附仪等方法, 分析700℃下制取的4种生物炭的矿物相元素组成、表面形貌及其比表面积。采用X射线衍射法分析4种生物炭样品在吸附重金属后的矿物相特性, 分析其重金属吸附机理。结果表明, 4种生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附均满足Langmuir等温吸附模型, 同时XRD分析显示Pb²⁺和Cd²⁺在生物炭表面以碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和亚硫酸盐形式存在。     

烟类生物质材料对土壤氮磷钾有效性的影响

为废弃的烟杆、烟叶寻求资源化利用途径,为生物炭配合生物质农用提供科学依据,探究了烟杆生物炭配施烟叶生物质的混合材料对土壤氮磷钾养分有效性的影响。在室内恒温条件下开展培养试验,共设4个处理,包括不施生物质材料照(CK)、100%烟杆生物炭(T1)、70%烟杆生物炭+30%烟叶生物质(T2)、30%烟杆生物炭+70%烟叶生物质(T3)。结果表明:添加烟杆生物炭和烟叶生物质混合材料能够显著提高土壤铵态氮和硝态氮含量,T3处理对土壤铵态氮提升幅度最大,增幅为141.09%～161.21%;T2处理对土壤硝态氮提升幅度最大,增幅为207.52%～239.45%;培养期内,CK处理土壤有效磷、缓效钾和速效钾含量均显著低于T1,T2,T3处理,T1处理均显著高于T2,T3处理,培养结束后T1处理相较于对照土壤有效磷、缓效钾、速效钾增幅分别为257.76%～283.67%,209.30%～216.67%,450.00%～472.00%。添加烟杆生物炭和烟叶生物质混合材料可显著提高土壤有效氮磷钾素含量,不同配比效果不同,需根据生产实际选择适宜配比。     

杨树叶生物质炭对风沙土中氮形态分布的影响

将杨树叶生物质炭添加到模拟施肥的风沙土中, 研究杨树叶生物质炭对风沙土中氮形态分布的影响. 结果表明： 与传统施肥模式及测土配方施肥模式相比, 制备的生物质炭可增加风沙土铵态氮、 硝态氮、 速效氮和全氮的质量比; 在玉米的生长周期内, 铵态氮、 硝态氮和全氮质量比与生物质炭的添加量成正比; 当生物质炭添加质量分数为2%时, 与土壤充分混合, 铵态氮、 硝态氮和全氮的质量比分别为36.43 mg/kg,35.02 mg/kg,5.76 g/kg, 传统施肥模式下的质量比最高; 速效氮在添加生物质炭的质量分数为0.5%时, 测土配方施肥模式下的质量比最高, 为79.52 mg/kg.     

杨树叶生物质炭对风沙土中氮形态分布的影响

将杨树叶生物质炭添加到模拟施肥的风沙土中, 研究杨树叶生物质炭对风沙土中氮形态分布的影响. 结果表明： 与传统施肥模式及测土配方施肥模式相比, 制备的生物质炭可增加风沙土铵态氮、 硝态氮、 速效氮和全氮的质量比; 在玉米的生长周期内, 铵态氮、 硝态氮和全氮质量比与生物质炭的添加量成正比; 当生物质炭添加质量分数为2%时, 与土壤充分混合, 铵态氮、 硝态氮和全氮的质量比分别为36.43 mg/kg,35.02 mg/kg,5.76 g/kg, 传统施肥模式下的质量比最高; 速效氮在添加生物质炭的质量分数为0.5%时, 测土配方施肥模式下的质量比最高, 为79.52 mg/kg.     

花椒园土壤养分质量比特征对秸秆生物质炭类型与施用量的响应

研究生物质炭类型和施用量对花椒园土壤养分质量比特征的影响差异,为评价花椒园土壤养分供给能力,指导施肥和秸秆资源的合理利用提供理论参考.以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化得到的生物质炭为添加材料,以0(对照),1.0,1.8,2.6 t/hm~2为施用量.以贵州喀斯特地区花椒园作为试验用地,通过生态化学计量学方法分析比较不同处理土壤的全氮(TN)、全磷(TP)、全碳(TC)质量分数和C/N,C/P,N/P.结果表明,不同秸秆生物质炭处理土壤的TN,TP,TC质量分数和C/N,C/P和N/P分别为0.68～1.52,0.37～0.61,5.42～29.98 g/kg和7.79～21.71,14.65～49.15,1.75～2.49,分别是对照的1.13～2.24,1.08～1.65,1.97～5.53倍和1.73～2.72,1.73～3.35,0.95～1.35倍.土壤TN,TP,TC质量分数和C/P,N/P均随着生物质炭施用量的增加而增大,且均在施用2.6 t/hm~2的油菜秸秆生物质炭处理达到最大值.相关性分析表明,土壤TN,TP,TC质量分数及其C/N,C/P,N/P之间呈显著正相关关系,生物质炭类型及施用量的交互作用对其差异性影响最大,生物质炭施用量次之,生物质炭类型最小.综上,花椒园土壤的TN,TP,TC质量分数及其C/N,C/P,N/P均处于较低水平,施用秸秆生物质炭对其具有显著的影响效应;其中施用量为2.6 t/hm~2的油菜秸秆生物质炭是提高花椒园土壤养分质量比特征的最优处理.     

不同制备条件下枸杞枝生物炭的性质及对NH4+-N吸附的影响

为了合理有效地利用青海省废弃枸杞枝,本研究以枸杞枝为原材料,对不同热解温度(300、400、500℃)、停留时间(30、60、90 min)制备条件下枸杞枝生物炭产率、pH、电导率和NH₄⁺-N吸附量进行研究。结果表明：随着热解温度的升高和停留时间的延长,生物炭产率显著降低,pH显著升高,高热解温度下电导率显著高于低热解温度;热解温度对炭产率、pH、电导率的影响均大于停留时间。热解温度对NH₄⁺-N吸附量有显著影响,热解温度为400℃,停留时间为90 min时,生物炭的NH₄⁺-N吸附量最大,为1.955 mg/g;热解温度为400℃,停留时间为60 min时,1 t枸杞枝制炭后NH₄⁺-N总吸附量达到最大,为0.737 kg。本研究为枸杞枝生物炭吸附NH₄⁺-N的最优制备条件提供科学依据。     

腐殖酸对复混肥中磷素释放的影响(简报)

腐殖酸有机—无机复混肥(以下简称腐殖酸复混肥)是腐殖酸与复混肥的结合,为确定腐殖酸对肥料具有的缓释效果,笔者采用土柱淋溶法探讨了腐殖酸对复混肥中磷的释放效果的影响。1　材料与方法1.1　材料沙土—取自河北科技师范学院昌黎校区,主要成分为二氧化硅,含氮、磷、钾痕量。体积分数为0.98的硫酸AR;体积分数为0.30的过氧化氢;磷标准溶液,0.994g/L;酚酞指示剂;氨水1+1溶液;硫酸3+97溶液;钒钼酸铵试剂(自配);腐殖酸复混肥NPK(11.76-12.42-14.65);普通复混肥NPK(16-12-12);腐殖酸全磷含量为0.56%;淋溶装置为自制;电子分析天平(上海天平厂…     

C源与NP添加对Cd胁迫下林地土壤呼吸作用的影响

【目的】研究C源与矿质营养氮磷(NP)添加对土壤呼吸作用毒物兴奋效应(Hormesis)的影响。【方法】以模式土壤为对象,接种杨树林地土壤微生物,设置单独添加葡萄糖(GC)、单独添加矿质营养NP(NP)、同时添加葡萄糖和NP(GC+NP),以及二者均无添加的对照(CK)4个处理,研究Cd胁迫下土壤呼吸作用潜在的Hormesis效应。【结果】(1)NP和GC+NP处理,林地土壤呼吸速率在Cd剂量为0.02、0.10、0.40、2.50、13.00 mg/kg时均显著高于对照,且表现出显著的多重Hormesis效应交替出现的现象,刺激幅度变化在66.6%～262.6%。(2)土壤中不添加Cd时,GC与NP处理土壤呼吸速率之和大于GC+NP处理,土壤呼吸对二者的添加表现为拮抗效应;当Cd剂量在0.01～0.20 mg/kg区间时,GC与NP处理土壤呼吸速率之和小于GC+NP处理,C源与NP添加对土壤呼吸的影响表现为协同效应;Cd剂量>0.20 mg/kg时,二者之间表现为协同与拮抗效应的交替出现。【结论】外源添加N、P条件下,Cd诱导林地土壤呼吸表现出显著的Hormesis效应。当面临...     

生物质炭施用对烤烟生长及光合特性的影响

在豫西丘陵旱作区,通过田间试验研究了生物质炭施用对烤烟生长及光合特性的影响。研究结果表明:与常规施肥相比,生物质炭施用能够增加烟株根际土壤含水量,提高烟株根系活力、菌根侵染率及根冠比,改善烟株叶片的光合性能,促进中后期烟株地上部分的生长。从生物质炭的施用量来看,高量生物质炭处理土壤保水效应最优,中量生物质炭处理更有利于烟株的生长。在豫西烟区烤烟生产中,建议生物质炭穴施的添加剂量为600 kg·hm-2。     

花生壳生物质炭的响应面法优化制备及其对水中Cr(Ⅵ)的吸附

为探究生物质炭用于重金属废水处理的效果,选用花生壳为原料,ZnCl₂为改性剂,采用响应面优化法,得出最优生物质炭的制备条件,并探究了不同单因素对花生壳生物质炭吸附水中Cr(Ⅵ)的效果.结果表明:处理含50 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,花生壳生物质炭的最优制备条件为ZnCl₂改性剂浓度4 mol/L,炭烧温度500 ℃,炭烧时间3 h,单因素实验最佳反应条件为pH=2,投加量=50 mg,此时吸附率为93.72%,且温度越高越有利于吸附.等温吸附实验符合Langmuir模型,表明吸附过程以单分子层吸附为主,属于吸热反应;动力学符合准二级方程,吸附过程中以化学吸附为主.     

Pb~(2+)胁迫下生物炭对玉米种子萌发和幼苗早期生长的影响

为了探究重金属胁迫下生物炭对玉米幼苗生长的影响,通过水培盆栽玉米幼苗,在无Pb~(2+)和含Pb~(2+)对照下研究了不同裂解温度制备的生物炭对玉米幼苗生长的影响。结果表明:生物炭滤出液对玉米种子的萌发影响不显著,WS300(300℃生物炭)促进玉米幼苗的干物质量增加了27%,WS500(500℃生物炭)促进玉米幼苗的干物质量增加了35%。在Pb~(2+)胁迫下,不同裂解温度生物炭对培养液中的Pb~(2+)去除率达到了25%～30%,其中PWS300(含Pb~(2+)的300℃生物炭)促进玉米幼苗茎长增加了25%、干物质量增加了30%。可见,生物炭在Pb~(2+)胁迫下对玉米幼苗生长的促进作用有虽所减弱,但依然能明显促进玉米幼苗的早期生长。     

HA有机-无机复混肥中氮磷钾缓释效果的测定

为确定HA有机-无机复混肥中氮、磷、钾元素的缓释效果,采用土柱淋溶试验测定了自制的HA有机-无机复混肥中N,P2O5,K2O的释放速率。结果表明,HA有机-无机复混肥与普通无机复混肥相比具有明显的缓释效果。淋溶7次后,普通无机复混肥淋溶液中的N,P2O5,K2O含量均远小于HA有机-无机复混肥淋溶中的N,P2O5,K2O含量。